【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于雷達信號處理的，具體涉及面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法。
技術介紹
1、在電子對抗領域，雷達的低截獲特性至關重要，直接影響到系統的隱蔽性和生存能力。通過合理的調度分配雷達系統發射資源，降低雷達發射信號被敵方無源探測裝備截獲的概率，能夠有效降低雷達被敵方作戰系統反輻射打擊的風險，從而提高系統的作戰效能。然而，在雷達系統多目標跟蹤任務中，在提升系統低截獲性能的同時，保持對多個目標的穩健跟蹤更是一個具有挑戰性的課題。
2、為了應對這些挑戰，集中式mimo雷達提供了一種有效的解決方案。集中式mimo雷達通過集中化的信號處理與資源管理，可以實現對多個目標的同步檢測與跟蹤，同時具有較好的信息共享和協同處理能力。然而，在復雜的電磁環境下，如何在實現低截獲的同時，進行穩健的功率分配，確保對多個目標的有效跟蹤，仍然是一個亟待解決的問題。
3、現有的功率分配方法往往基于理想的環境假設，沒有考慮航跡起始階段目標跟蹤精度閾值無法滿足的情況，且大多直接采用資源最小化準則作為算法設計核心策略，難以平衡低截獲需求與跟蹤性能之間的矛盾，具有一定的局限性。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術的目的是提供一種面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法。
2、技術方案：本專利技術所述面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，包括以下步驟：
3、采用工作在同時多波束模式下的集中式mimo雷達，對監
4、以集中式mimo雷達系統對各目標輻射功率為自變量，推導目標狀態估計誤差的預測bcrlb矩陣，并對其取跡求根作為目標跟蹤精度的表征指標，推導集中式mimo雷達系統被敵方目標編隊總截獲概率作為低截獲性能表征指標；
5、以給定的目標跟蹤精度閾值要求和集中式mimo雷達輻射功率上下限為約束條件，以最小化集中式mimo雷達被敵方目標編隊截獲的概率為優化目標，建立面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配優化模型；
6、采用基于內點法和梯度投影法的三步求解策略對該優化模型進行求解，得到在滿足給定的目標跟蹤精度閾值需求以及集中式mimo雷達輻射功率限制約束下，使得系統性能最優的輻射功率向量為模型的最優解。
7、進一步的，多個目標的運動用勻速直線運動模型描述為：
8、
9、其中，f表示狀態轉移矩陣，為第q個目標在(k-1)ts時刻的狀態向量，表示零均值高斯過程噪聲，其協方差矩陣為
10、
11、其中，ζq表示零均值高斯過程噪聲強度，i2表示二階單位矩陣。
12、進一步的，集中式mimo雷達系統從回波信號中提取不同目標的非線性量測信息，多個目標的量測模型表示為：
13、
14、其中，為雷達對目標q的量測信息向量，表示非線性量測函數，
15、
16、其中，和分別表示距離、角度量測信息；
17、表示零均值高斯量測噪聲，其協方差矩陣為其中和分別表示距離和角度的量測方差：
18、
19、其中，-1表示矩陣的逆，和βk,q分別表示集中式mimo雷達在第k幀對目標q的輻射功率和發射信號帶寬，td表示駐留時間，bw表示接收波束寬度。
20、進一步的，目標跟蹤精度的表征指標計算方法為：
21、貝葉斯fisher信息矩陣，即bcrlb矩陣的逆矩陣為：
22、
23、其中，為貝葉斯fisher信息矩陣，和分別表示先驗信息和量測信息的fisher信息矩陣：
24、
25、其中，為上一時刻貝葉斯fisher信息矩陣的逆矩陣，為觀測函數的雅克比矩陣，為零均值高斯量測噪聲的協方差矩陣；
26、基于此，貝葉斯fisher信息矩陣近似計算為：
27、
28、則目標的跟蹤精度表征指標構建為：
29、
30、其中，為目標的跟蹤精度表征指標，tr[·]表示求跡運算。
31、進一步的，低截獲性能表征指標表示為：
32、
33、其中，為低截獲性能表征指標，表示雷達輻射功率向量，為集中式mimo雷達系統在第k幀被目標q截獲的概率，表達式為：
34、
35、其中，ti、pfa和gi分別表示截獲接收機的搜索時間、虛警率和接收天線增益，gt為集中式mimo雷達的發射天線增益，λ表示信號波長，k0和t0分別表示玻爾茲曼常數和接收機噪聲溫度，gip、bi和fi分別表示截獲接收機的處理增益、系統帶寬和噪聲系數，為雷達到目標的距離。
36、進一步的，面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配優化模型表達式為：
37、
38、
39、其中，pmin和pmax分別表示集中式mimo雷達對單個目標輻射功率的最小值和最大值，ptotal表示集中式mimo雷達的總輻射功率，表示目標q的跟蹤精度閾值，pthre表示被截獲概率的閾值。
40、進一步的，采用基于內點法和梯度投影法的三步求解策略對該優化模型進行求解的步驟為：
41、(a)首先，對原始優化模型是否具有可行解進行判斷，引入輔助判斷因子γk，將原始模型重構為：
42、
43、
44、當γk>0時，原始問題沒有可行解；當γk≤0時，原始問題具有可行解；
45、(b)當γk>0時，原始問題轉化為在低截獲性能約束下加速目標跟蹤誤差下降，原始優化模型轉化為：
46、
47、
48、其中，exp{·}表示指數運算，上式是一個凸優化模型，采用內點法對其進行求解；
49、(c)當γk≤0時，原始問題具有可行解，原始問題優化目標等價轉化為最小化集中式mimo雷達系統輻射資源消耗，重構為：
50、
51、
52、上式是一個凸優化模型，采用梯度投影法就行求解。
53、本專利技術所述面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配系統，包括：
54、跟蹤場景建立單元，用于采用工作在同時多波束模式下的集中式mimo雷達，對監視區域內分散分布的多個目標進行跟蹤；
55、指標建立單元，用于以集中式mimo雷達系統對各目標輻射功率為自變量，推導目標狀態估計誤差的預測bcrlb矩陣，并對其取跡求根作為目標跟蹤精度的表征指標，推導集中式mimo雷達系統被敵方目標編隊總截獲概率作為低截獲性能表征指標；
56、優化模型建立單元，用于以給定的目標跟蹤精度閾值要求和集中式mimo雷達輻射功率上下限為約束條件，以最小化集中式mimo雷達被敵方目標編隊截獲的概率為優化目標，建立面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，多個目標的運動用勻速直線運動模型描述為：
3.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，集中式MIMO雷達系統從回波信號中提取不同目標的非線性量測信息，多個目標的量測模型表示為：
4.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，目標跟蹤精度的表征指標計算方法為：
5.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，低截獲性能表征指標表示為：
6.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配優化模型表達式為：
7.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于
8.面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配系統，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，其特征在于，所述設備包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機指令，所述計算機指令被調用時，用于執行權利要求1-7任一項所述的面向低截獲的集中式MIMO雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，多個目標的運動用勻速直線運動模型描述為：
3.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，集中式mimo雷達系統從回波信號中提取不同目標的非線性量測信息，多個目標的量測模型表示為：
4.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，目標跟蹤精度的表征指標計算方法為：
5.根據權利要求1所述的面向低截獲的集中式mimo雷達多目標跟蹤穩健功率分配方法，其特征在于，低截獲性能表征指標表示為：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：時晨光，丁琳濤，汪飛，周建江，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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